Aangepast uit Other Minds: The Octopus, the Sea and the Deep Origins of Consciousness, door Peter Godfrey-Smith. Copyright © 2016 door Peter Godfrey-Smith. Gepubliceerd in opdracht van Farrar, Straus and Giroux, LLC (V.S.), HarperCollins (V.K.)
Er is iemand die naar je kijkt, aandachtig, maar je kunt hem niet zien. Dan merk je het, op de een of andere manier aangetrokken door hun ogen. Je bent te midden van een sponsentuin, de zeebodem bezaaid met struikachtige klompjes feloranje spons. Verstrikt in een van deze sponzen en het grijsgroene zeewier eromheen zit een dier ongeveer zo groot als een kat. Zijn lichaam lijkt overal en nergens te zijn. De enige delen die je kunt vasthouden zijn een klein hoofdje en de twee ogen. Terwijl je je een weg baant om de spons heen, doen ook die ogen dat. Ze houden afstand en houden een deel van de spons tussen jullie tweeën in. De kleur van het wezen komt perfect overeen met die van het zeewier, behalve dat een deel van zijn huid is gevouwen tot kleine, torenachtige pieken met uiteinden die overeenkomen met het oranje van de spons. Uiteindelijk heft het zijn kop hoog op, en schiet dan weg onder straalaandrijving.
Een tweede ontmoeting met een octopus: deze bevindt zich in een hol. Er liggen schelpen voor, geordend met wat stukken oud glas. Je stopt voor zijn huis, en jullie twee kijken elkaar aan. Deze is klein, ongeveer zo groot als een tennisbal. Je steekt een hand naar voren en strekt een vinger uit, en een octopusarm rolt zich langzaam uit om je aan te raken. De zuigers grijpen je huid, en de greep is verontrustend strak. Hij rukt aan je vinger, proeft hem terwijl hij je zachtjes naar binnen trekt. De arm zit vol met sensoren, honderden in elk van de tientallen zuignappen. De arm zelf leeft van de neuronen, een nest van nerveuze activiteit. Achter de arm kijken grote ronde ogen je de hele tijd in de gaten.
Octopussen en hun verwanten (inktvissen en pijlinktvissen) vertegenwoordigen een eiland van mentale complexiteit in de zee van ongewervelde dieren. Sinds mijn eerste ontmoetingen met deze wezens ongeveer tien jaar geleden, ben ik geïntrigeerd door het krachtige gevoel van betrokkenheid dat mogelijk is bij interactie met hen. Onze meest recente gemeenschappelijke voorouder is zo ver weg – meer dan twee keer zo oud als de eerste dinosauriërs – dat zij een volledig onafhankelijk experiment vertegenwoordigen in de evolutie van grote hersenen en complex gedrag. Als wij ons met hen kunnen verbinden als wezens met gevoel, dan is dat niet vanwege een gedeelde geschiedenis, niet vanwege verwantschap, maar omdat de evolutie tweemaal een brein heeft opgebouwd. Ze komen waarschijnlijk het dichtst in de buurt van een ontmoeting met een intelligent buitenaards wezen.
Hersenen vergelijken
Octopussen, inktvissen en pijlinktvissen behoren tot een klasse zeedieren die koppotigen worden genoemd, samen met nu uitgestorven wezens die ammonieten en belemnieten worden genoemd. Het fossielenbestand van octopussen blijft karig. Als de enige koppotigen zonder uitwendige of inwendige schaal en zonder harde delen, behalve een snavel, zijn ze niet goed bewaard gebleven. Maar op een bepaald ogenblik in hun evolutie hebben zij zich verspreid – er zijn thans ongeveer 300 soorten bekend, waaronder zowel diepzee- als rifvormigen. Ze variëren van minder dan een centimeter in lengte tot de reusachtige octopus uit de Stille Oceaan, die 100 pond weegt en een spanwijdte heeft van 20 voet van armtip tot armtip.
Terwijl het koppotigenlichaam evolueerde in de richting van deze moderne vormen – waarbij het pantser werd verinnerlijkt of helemaal werd verwijderd – vond er nog een transformatie plaats: sommige koppotigen werden slim. “Slim” is een omstreden term om te gebruiken, dus laten we voorzichtig beginnen. Allereerst ontwikkelden deze dieren grote zenuwstelsels, waaronder grote hersenen. Groot in welke zin? Een gewone octopus (Octopus vulgaris) heeft ongeveer 500 miljoen neuronen in zijn lichaam. Dat is veel volgens bijna elke standaard. De mens heeft er veel meer – iets in de buurt van 100 miljard – maar de octopus ligt in dezelfde orde van grootte als verschillende zoogdieren, dicht bij de orde van grootte van honden, en koppotigen hebben veel grotere zenuwstelsels dan alle andere ongewervelde dieren.
Absolute grootte is belangrijk, maar wordt gewoonlijk als minder informatief beschouwd dan relatieve grootte – de grootte van de hersenen als fractie van de grootte van het lichaam. Dit vertelt ons hoeveel een dier “investeert” in zijn hersenen. Octopussen scoren ook hoog op deze maatstaf, ruwweg in de orde van gewervelde dieren, hoewel niet zo hoog als zoogdieren. Biologen beschouwen al deze beoordelingen van de grootte echter slechts als een zeer ruwe gids voor de denkkracht die een dier heeft. Sommige hersenen zijn anders georganiseerd dan andere, met meer of minder synapsen, die ook meer of minder gecompliceerd kunnen zijn. De meest opzienbarende ontdekking in recent onderzoek naar dierlijke intelligentie is hoe slim sommige vogels zijn, vooral papegaaien en kraaien. Vogels hebben in absolute termen vrij kleine hersenen, maar wel zeer krachtige.
Wanneer we de hersencapaciteit van het ene dier met die van het andere proberen te vergelijken, stuiten we ook op het probleem dat er geen enkele schaal is waarop intelligentie zinvol kan worden gemeten. Verschillende dieren zijn goed in verschillende dingen, wat logisch is gezien het verschillende leven dat ze leiden. Wanneer koppotigen met zoogdieren worden vergeleken, maakt het ontbreken van een gemeenschappelijke anatomie de moeilijkheden alleen maar groter. De hersenen van gewervelde dieren hebben een gemeenschappelijke architectuur. Maar wanneer de hersenen van gewervelde dieren worden vergeleken met die van octopussen, zijn alle weddenschappen – of liever alle mappings – mis. Octopussen hebben niet eens het merendeel van hun neuronen in hun hersenen verzameld; de meeste neuronen bevinden zich in hun armen.
Gezien dit alles is de manier om uit te vinden hoe slim octopussen zijn, te kijken naar wat ze kunnen doen. Octopussen hebben het vrij goed gedaan bij tests van hun intelligentie in het laboratorium, zonder Einsteins te blijken te zijn. Ze kunnen leren eenvoudige doolhoven te navigeren. Zij kunnen visuele signalen gebruiken om onderscheid te maken tussen twee bekende omgevingen en dan de beste route nemen naar een beloning. Ze kunnen leren potten open te schroeven om het voedsel eruit te halen – zelfs van binnen naar buiten. Maar octopussen zijn trage leerlingen in al deze contexten. Tegen deze achtergrond van gemengde experimentele resultaten zijn er echter talloze anekdotes die suggereren dat er veel meer aan de hand is.
Ontsnapping en diefstal
De beroemdste octopusverhalen gaan over ontsnapping en diefstal, waarbij zwervende octopussen in een aquarium ’s nachts naburige tanks plunderen om voedsel te vinden. Deze verhalen – de basis voor de octopodenstreken in de Disney-Pixar-film Finding Dory uit 2016 – zijn niet bepaald kenmerkend voor een hoge intelligentie. Buurvijvers verschillen niet zoveel van getijdenpoelen, ook al kost het in- en uitgaan meer moeite. Maar hier is een gedrag dat ik intrigerender vind: in ten minste twee aquaria hebben octopussen geleerd het licht uit te doen door waterstralen op de lampen te spuiten en de stroomtoevoer kort te sluiten. Aan de Universiteit van Otago in Nieuw-Zeeland werd dit spelletje zo duur dat de octopus moest worden teruggezet in het wild.
Klik of tik om te vergroten
Dit verhaal illustreert een algemener feit: octopussen hebben een vermogen om zich aan te passen aan de speciale omstandigheden van gevangenschap en aan hun interacties met menselijke verzorgers. Anekdotisch althans, is al lang gebleken dat octopussen in gevangenschap individuele verzorgers kunnen herkennen en zich daar verschillend tegenover kunnen gedragen. In hetzelfde lab in Nieuw-Zeeland waar het “licht uit” probleem zich voordeed, kreeg een octopus een hekel aan een lid van het personeel, zonder duidelijke reden. Als die persoon langsliep op het looppad achter de tank, kreeg ze een straal water van een halve liter achter in haar nek.
Neurowetenschapper Shelley Adamo van de Dalhousie University in Nova Scotia had ook een inktvis die op betrouwbare wijze waterstraaltjes spoot naar alle nieuwe bezoekers van het lab, maar niet naar mensen die vaak in de buurt waren. In 2010 testten wijlen bioloog Roland C. Anderson en zijn collega’s van het Seattle Aquarium de herkenning bij reuzenoctopussen in de Stille Oceaan in een experiment met een “aardige” verzorger die de acht dieren regelmatig voederde en een “gemene” verzorger die ze aanraakte met een borstelige stok. Na twee weken gedroegen alle octopussen zich anders ten opzichte van de twee verzorgers, wat bevestigt dat ze onderscheid kunnen maken tussen individuele mensen, zelfs als ze identieke uniformen dragen.
Filosoof Stefan Linquist van de Universiteit van Guelph in Ontario, die ooit octopusgedrag bestudeerde, verwoordt het als volgt: “Als je met vissen werkt, hebben ze geen idee dat ze in een aquarium zitten, ergens onnatuurlijk. Bij octopussen is dat totaal anders. Zij weten dat zij zich op een speciale plaats bevinden, en jij daarbuiten. Al hun gedragingen worden beïnvloed door hun besef van gevangenschap.” Linquist’s octopussen rommelden wat met hun tank en stopten opzettelijk de uitstroomkleppen dicht door in hun armen te steken, misschien om het waterniveau te verhogen.
De verhalen over octopussen die experimentatoren nat spoten, deden me denken aan iets wat ik zelf had gezien. Octopussen in gevangenschap proberen vaak te ontsnappen, en als ze dat doen, lijken ze feilloos in staat dat ene moment te kiezen waarop je niet naar ze kijkt. Ik dacht dat ik me deze neiging verbeeldde, totdat ik een paar jaar geleden een lezing hoorde van marien bioloog David Scheel van de Alaska Pacific University, die fulltime met octopussen werkt. Ook hij zei dat octopussen op subtiele manieren lijken te volgen of hij wel of niet naar ze kijkt, en dat ze hun slag slaan als hij dat niet doet. Ik veronderstel dat dit logisch is als natuurlijk gedrag bij octopussen; je wilt er vandoor gaan als de barracuda niet naar je kijkt. Maar het feit dat octopussen dit zo snel met mensen kunnen doen – zowel met als zonder duikbril – is indrukwekkend.
Een ander gedrag van octopussen dat de weg heeft afgelegd van anekdote naar experimenteel onderzoek is spelen. Een vernieuwer in het onderzoek naar koppotigen, Jennifer Mather van de Universiteit van Lethbridge in Alberta, heeft samen met Anderson de eerste studies naar dit gedrag gedaan, en het is nu in detail onderzocht. Sommige octopussen – en slechts enkele – zullen tijd doorbrengen met het rondblazen van pillenflesjes in hun tank met hun straal, waarbij ze het flesje heen en weer “stuiteren” op de waterstroom die uit de inlaatklep van de tank komt. In het algemeen is de eerste belangstelling van een octopus voor een nieuw voorwerp van smaak – kan ik het eten? Maar als een voorwerp eenmaal oneetbaar blijkt te zijn, betekent dat niet altijd dat het niet interessant is. Werk van Michael Kuba, nu aan het Okinawa Instituut voor Wetenschap en Technologie in Japan, heeft bevestigd dat octopussen snel kunnen zien dat sommige voorwerpen geen voedsel zijn en vaak nog steeds zeer geïnteresseerd zijn in het verkennen en manipuleren ervan.
Thinking on their Feet
Laten we nu eens wat nauwkeuriger kijken naar hoe het zenuwstelsel achter dit gedrag is geëvolueerd. De geschiedenis van de grote hersenen heeft ruwweg de vorm van een letter Y. In het vertakkingscentrum van de Y bevindt zich de laatste gemeenschappelijke voorouder van de gewervelde dieren en de weekdieren, zo’n 600 miljoen jaar geleden. Die voorouder was waarschijnlijk een afgeplat, wormachtig wezen met een eenvoudig zenuwstelsel. Het kan eenvoudige ogen hebben gehad. Zijn neuronen kunnen gedeeltelijk samengeklonterd zijn aan zijn voorkant, maar er zullen daar niet veel hersenen zijn geweest.
Vanaf dat stadium verloopt de evolutie van zenuwstelsels onafhankelijk in vele lijnen, waaronder twee die tot grote hersenen van verschillend ontwerp hebben geleid. In onze lijn komt het chordate ontwerp naar voren, met een zenuwstreng in het midden van de rug van het dier en hersenen aan één uiteinde. Dit ontwerp zien we bij vissen, reptielen, vogels en zoogdieren.
Aan de andere kant, die van de koppotigen, ontwikkelde zich een ander lichaamsplan en een ander soort zenuwstelsel. De neuronen van ongewervelde dieren zijn vaak verzameld in vele ganglia, kleine knopen die over het lichaam verspreid liggen en met elkaar in verbinding staan. De ganglia kunnen paarsgewijs zijn gerangschikt, verbonden door verbindingen die langs en over het lichaam lopen, als breedte- en lengtegraden. Dit wordt ook wel een ladderachtig zenuwstelsel genoemd.
Tijdens de evolutie van de koppotigen werden sommige ganglia groot en complex, en kwamen er nieuwe bij. De neuronen concentreerden zich aan de voorkant van het dier en vormden steeds meer iets wat op een brein leek. Het oude laddervormige ontwerp werd gedeeltelijk ondermijnd, maar slechts gedeeltelijk. Bij een octopus bijvoorbeeld bevinden de meeste neuronen zich in de armen zelf – in totaal bijna twee keer zoveel als in het centrale brein. De armen hebben hun eigen sensoren en regelaars. Zij hebben niet alleen de tastzin, maar ook de capaciteit om chemische stoffen te ruiken of te proeven. Elke zuignap op de arm van een octopus kan 10.000 neuronen hebben om smaak en tastzin te verwerken. Zelfs een arm die operatief is verwijderd, kan verschillende basisbewegingen uitvoeren, zoals reiken en grijpen.
De interne coördinatie van elke arm kan ook heel sierlijk zijn. Wanneer een octopus een stuk voedsel naar zich toe trekt, veroorzaakt het vastgrijpen van het uiteinde van de arm twee golven van spieractivering, de ene naar binnen vanuit de punt en de andere naar buiten vanuit de basis. Waar deze twee golven elkaar ontmoeten, wordt een gewricht gevormd dat zoiets is als een tijdelijke elleboog. Het zenuwstelsel in elke arm bevat ook lussen in de neuronen (terugkerende verbindingen, in het jargon) die de arm een eenvoudige vorm van kortetermijngeheugen kunnen geven, hoewel het niet bekend is wat dit systeem voor de octopus doet.
Hoe verhouden de hersenen van een octopus zich tot zijn armen? Vroeg werk, waarbij zowel naar het gedrag als naar de anatomie werd gekeken, gaf de indruk dat de armen een aanzienlijke onafhankelijkheid genoten. Zoals Roger T. Hanlon en John B. Messenger in hun boek Cephalopod Behaviour uit 1996 stelden, leken de armen “merkwaardig gescheiden” van de hersenen, althans wat betreft de controle van de basisbewegingen. Maar octopussen kunnen zichzelf in sommige contexten bijeenhouden. Zoals ik al eerder zei, als je een octopus in het wild benadert, stuurt de octopus in ieder geval bij sommige soorten een arm uit om je te inspecteren – een gedrag dat een soort weloverwogenheid suggereert, een actie die door de hersenen wordt geleid.
In feite zou er een soort mengsel van lokale en top-down controle aan het werk kunnen zijn. Het beste experimentele onderzoek dat ik ken over dit onderwerp komt uit het lab van neurobioloog Binyamin Hochner van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem. In 2011 voerden onderzoekers Tamar Gutnick en Ruth Byrne, samen met Hochner en Kuba, een zeer slim experiment uit om te testen of een octopus kon leren om één arm langs een doolhofachtig pad naar een specifieke plaats te leiden om voedsel te verkrijgen. De taak was zo opgezet dat de eigen chemische sensoren van de arm niet zouden volstaan om hem naar het voedsel te leiden; de arm zou op een bepaald punt het water moeten verlaten om de doellocatie te bereiken. Maar de wanden van het doolhof waren doorzichtig, zodat de doellocatie kon worden gezien. De octopus zou de arm met zijn ogen door het doolhof moeten leiden.
Het duurde lang voordat de octopussen dit hadden geleerd, maar uiteindelijk slaagden bijna alle geteste dieren erin. De ogen kunnen de armen leiden. Tegelijkertijd wordt in het artikel opgemerkt dat wanneer octopussen deze taak goed uitvoeren, de arm die het voedsel vindt zijn eigen lokale verkenning lijkt uit te voeren terwijl hij gaat, kruipt en rondvoelt. Het lijkt er dus op dat twee vormen van controle samen werken: er is een centrale controle van het totale pad van de arm, via de ogen, gecombineerd met een fijnafstemming van de zoektocht door de arm zelf.
Gemeenschappelijke grond
Ondanks hun vele verschillen vertonen koppotigen een aantal opvallende overeenkomsten met gewervelde dieren. Zo hebben gewervelde dieren en koppotigen afzonderlijk “camera”-ogen ontwikkeld, met een lens die een beeld op een netvlies scherpstelt. Het vermogen tot verschillende soorten leren wordt ook aan beide zijden waargenomen. Leren door op beloning en straf te letten, door na te gaan wat werkt en wat niet werkt, schijnt onafhankelijk van elkaar verschillende malen in de evolutie te zijn uitgevonden. Als het al aanwezig was in de gemeenschappelijke voorouder van mens en octopus, dan is het in elk van beide lijnen sterk ontwikkeld.
Er zijn ook subtielere psychologische overeenkomsten. Onderzoek wijst uit dat octopussen, net als wij, een duidelijk korte- en langetermijngeheugen lijken te hebben. Ze lijken iets van slaap te hebben. En een studie uit 2012 onder leiding van Jean G. Boal van de Millersville Universiteit in Pennsylvania ontdekte dat inktvissen een vorm van rapid eye movement (REM) slaap lijken te hebben, vergelijkbaar met de slaap waarin wij dromen. (Het is nog onduidelijk of octopussen deze REM-achtige slaap ook hebben.) Andere overeenkomsten zijn nog abstracter, zoals het herkennen van individuele mensen. Dit vermogen is zinvol als een dier sociaal of monogaam is, maar octopussen zijn niet monogaam, hebben een lukraak seksleven en lijken niet erg sociaal te zijn.
Hoe dan ook, er is hier een les te leren over de manieren waarop slimme dieren omgaan met de spullen van hun wereld. Ze verdelen het in objecten die kunnen worden onthouden en geïdentificeerd, ondanks veranderingen in de manier waarop die objecten zich presenteren. Ook dit is een opvallend kenmerk van de octopus geest – opvallend in zijn vertrouwdheid en gelijkenis met hoe wij tweebenige types onze wereld begrijpen.
Gebedde Wijsheid?
Van de octopus wordt wel gezegd dat hij een goede illustratie is van het belang van een theoretische stroming in de psychologie die bekend staat als belichaamde cognitie. Een van de centrale ideeën is dat ons lichaam, in plaats van onze hersenen, verantwoordelijk is voor een deel van de “slimheid” waarmee we de wereld hanteren. De gewrichten en hoeken van onze ledematen, bijvoorbeeld, zorgen ervoor dat bewegingen zoals lopen op natuurlijke wijze ontstaan. Weten hoe je moet lopen is deels een kwestie van het juiste lichaam hebben.
Maar de doctrines van de beweging voor belichaamde cognitie passen niet echt goed bij de vreemdheid van de manier van zijn van de octopus. Verdedigers van belichaamde kennis zeggen vaak dat de vorm en organisatie van het lichaam informatie coderen. Maar dat vereist dat er een vorm is voor het lichaam. Een octopus kan hoog op zijn armen staan, zich door een gat persen dat niet groter is dan een van zijn ogen, een gestroomlijnd projectiel worden of zichzelf opvouwen zodat hij in een pot past.
Daarnaast is het bij een octopus niet duidelijk waar de hersenen zelf beginnen en eindigen. De octopus is doordrongen van nervositeit; het lichaam is geen afzonderlijk ding dat door de hersenen of het zenuwstelsel wordt bestuurd. Het gebruikelijke debat gaat tussen degenen die de hersenen zien als een almachtige CEO en degenen die de nadruk leggen op de intelligentie die in het lichaam zelf ligt opgeslagen. Maar de octopus leeft buiten beide gebruikelijke beelden.
Hij heeft een lichaam, maar een dat proteïsch is, een en al mogelijkheden; hij heeft niet de kosten en baten van een beperkend en actie-sturend lichaam. De octopus leeft buiten de gebruikelijke scheiding tussen lichaam en hersenen. -P.G.-S.